Otkriveno zašto je gigantska zvijezda Betelgeuse gubila sjaj

Usporedna snimka zvijezde Betelgeuse (Betelgez) u siječnju i prosincu 2019. god pokazala je da je Zvijezda bila znatno slabije svjetlosti u prosincu 2019. god.

Kada je u studenom 2019. god među astronomima počela kružiti priča da zvijezda Betelgeuse blijedi, astrofizičar Miguel Montargès posumnjao je da se događa nešto neobično. Naime, zvijezda, koja tvori gusto rame sazviježđa ‘Lovac Orion’, ima redovite cikluse prigušivanja. No kako je Betelgeuseova svjetlina naglo padala, nije se mogla ignorirati očita anomaliju. Stoga je Montargès odlučio dokazati da su se standardni ciklusi slučajno poravnali. Okupio je tim koji posjeduje instrument sposoban za zumiranje ovog crvenog supergiganta.

"Cilj mi je bio snimiti zvijezdu kako bih pokazao da je zvijezda takva kakva je inače", kaže Montargès, koji trenutno radi kao astronom u Pariškoj zvjezdarnici. "Naravno, potpuno sam pogriješio."

U međuvremenu su se glasine širile poput požara. Je li mlatanje ostarjele Betelgeuse bilo znak nadolazeće i spektakularne supernove? Takve eksplodirajuće zvijezde rijedak su prizor, primijećen samo pet puta u našoj galaksiji - i nikad iz tolike blizine. Astronomi nisu bili sigurni što se događa sa zvijezdom, ali nisu mogli poreći da je crveni supergigant najavljivao nešto neobično. Svjetlina mu je u konačnici pala za otprilike dvije trećine što je najniži nivo od početka novijih mjerenja.

Sada je napokon otkriveno zašto je zvijezda Betelgeuse prigušena. Betelgeuse je obično najsjajnija zvijezda u zviježđu ‘Orion’. Ali astronomi su primijetili ozbiljna zamračenja između 2019. i 2020. godine. Dvije godine kasnije, Betelgeuse je i dalje na nebu u svom cjelovitom izdanju. Pa što se doista dogodilo u ovom dijelu Oriona, udaljenom stotinama svjetlosnih godina? Nakon promatranja s jednim od najmoćnijih svjetskih teleskopa - i mukotrpnog teorijskog rada uz tisuće teorija - Montargès i njegov tim smislili su najvjerojatnije objašnjenje.

"Ovo je najopsežnija slika onoga što je uzrokovalo" veliko zatamnjenje "koje smo vidjeli", rekla je Emily Levesque, astronomkinja sa Sveučilišta Washington, koja je bila uključena u istraživanje. "Daje nam zaista lijepu, jasnu sliku onoga što se dogodilo Betelgeuseu."
Kako je Betelgeuse blijedio pred očima astronoma, bilo je mnogo ideja o tome što bi moglo biti uzrok tome. Možda je nešto jednostavno zaklanjalo zvijezdu. Nije imao poznatog binarnog blizanca, pa je možda ispred njega lebdio međuzvjezdani oblak prašine. Ili se neki dio prostranog oblaka prašine koji okružuje staruću zvijezdu mogao zgusnuti. Možda se i sama zvijezda ohladila.

Kako bi riješio zagonetku, tim se okrenuo jednoj od najjačih leća za zumiranje na Zemlji: instrumentu na vrlo velikom teleskopu poznatom kao SPHERE (skraćeno od Spectro-Polarimetric High-Contrast Exoplanet Research).

Na većini astronomskih instrumenata Betelgeuse se prikazuje kao točkica od jednog piksela okružena valovitim oblakom prašine. Ali sa SPHERE teleskopom, istraživači bi mogli zumirati dovoljno daleko da zvijezdu vide kao okrugli objekt kakav ona zapravo jest. Ova perspektiva izbliza omogućila im je da uoče ne samo činjenicu da je Betelgeuse prigušena, već i na kakav način je prigušena.

Montargès i njegovi kolege koristili su SPHERE za snimanje niza slika, nadovezujući se na jednu njegovu snimku koju je slučajno snimio 2019. godine prije nego što je blijeđenje počelo. Skupina astronoma je potom zabilježila još jednu snimku tijekom prosinačkog zatamnjivanja, te još dvije u siječnju i ožujku 2020.  Svi ti snimci zvijezde ispričali su jasnu priču: donja polovica Betelgeusea zatamnila se i ostala mračna tijekom cijele epizode, isključujući brzo prolazni međuzvjezdani interloper.

U mjesecima nakon zabilježenih snimki pojavile su se dvije vodeće hipoteze, obje potkrijepljene različitim zapažanjima. Prva je bila da je obližnji komad prašine, dio prirodnog vela zvijezde, zaklonio njezinu svijetlu površinu. Druga hipoteza vezana je uz takozvano hladno mjesto. Montargès i njegov tim razmotrili su tisuće modela kako bi se na različite načine prašina i hladno mjesto mogli odigrati, tražeći teoriju koja najbolje odgovara slikama SPHERE-a. Na kraju su zaključili da su dva efekta djelovala zajedno na zamračivanju zvijezde.

Evo što oni misle da se dogodilo. Otprilike godinu dana prije Velikog zatamnjenja, Betelgeuse je ispustio divovski podrigivač plina, oslobađajući oblak vodika i drugih atoma. Tada se slučajno ohladio divovski dio zvjezdane površine. Konvekcija kotrlja sve zvijezde, dok se vrući materijal izdiže i stvara brzo hladeće mjehuriće na površini - fenomen sličan kokicama koji su astronomi nedavno primijetili na Suncu.

U napuhnutom crvenom supergigantiju poput Betelgeusea, ove stanice mogu pokriti do četvrtine površine zvijezde, šaljući hladnoću u svemir. Hladno pucanje dalo je oblaku plina priliku da se smiri i sjedini u krhke molekule prašine. Taj čađavi oblak tada je spriječio svjetlost zvijezde da dođe do Zemlje. Skupina astronoma svoja je otkrića detaljno objavila 16. lipnja u časopisu Nature.  Hladno mjesto vjerojatno je dalo atomima priliku da se okupe u molekule prašine, blokirajući zvijezdu.

Betelguese je smješten puno bliže Zemlji od ostalih crvenih supergigova, tako da astronomi mogu vidjeti dovoljno jasno da doista shvate što se događa u okruženju ove zvijezde. Zapravo, obližnja zvijezda sja tako sjajno da njezine vatrene zrake mogu lako oštetiti osjetljivu astronomsku opremu. "Vaš najveći strah kod Betelgeusea je da ćete doista izgorjeti detektor", kaže Cannon. Dramatična eksplozija od koje mnogi još uvijek strahuju, svakako dolazi, ali kada točno možemo samo nagađati. To bi se moglo dogoditi bilo koji dan u sljedećih 100 000 godina.

Izvor: Popular Science